Автоматика для вентиляции

Что такое автоматика для вентиляционных систем

Под автоматикой вентиляции понимают блок электрического и электронного оборудования, заключенный в металлический корпус (щит или шкаф), с комплектом датчиком и измерительных приборов. Автоматизированные климатические системы все чаще используются при оснащении крупных производственных, коммерческих и жилых объектов. Основная задача агрегатов — поддерживать оптимальные параметры микроклимата, снижать эксплуатационные расходы и износ оборудования. Освобождает пользователей от ручного регулирования параметров — работу сети контролирует комплект оборудования и комплекс запрограммированных настроек.

Как работает автоматика вентиляции

Функционирование систем автоматизации основано на работе вентиляционных установок, интегрированных со шкафом управления. Преимуществами решения являются автоматическая и постоянная балансировка расхода воздуха до ожидаемых заданных значений, независимо от сопротивления воздуховодов, погодных условий и степени загрязнения фильтров.

Важнейшими элементами являются:

• исполнительные механизмы, подводящие электроэнергию к системе;
• клапаны, изменяющие поток энергии (электроприводы для воздушных клапанов);
• инверторы (переключатели частоты, частотные преобразователи);
• драйверы (возможность программирования);
• термостаты, реле давления, гигростаты;
• ступенчатые регуляторы (регуляторы скорости, регуляторы температуры);
• смесительные узлы;
• фильтры;
• решетки;
• диффузоры;
• шумоглушители;
• конвекторы;
• завесы;
• радиаторы;
• насосы;
• обогреватели;
• зонты.

Какие задачи выполняет система автоматизации вентсети?

Основные функции автоматизация климатических систем:

• обеспечение оптимальных, индивидуально программируемых параметров воздухообмена;
• автоматический контроль параметров воздушной среды, обеспечивающих хорошее самочувствие пользователей и организацию технологических процессов;
• снижение потребления энергии и оптимизация расходов.

Благодаря автоматическому решению можно эффективно предотвратить запотевание окон, образование грибков и плесени, загрязнение воздуха в помещении. К преимуществам также можно отнести простоту использования и удаленное управление с экрана смартфона или ПК.

Правильная работа устройства зависит не только от компонентов (например, вентиляторов), но во многом и от конфигурации. Рынок предлагает ряд «дешевых» решений. К сожалению, на этапе сборки возможны дополнительные затраты на проектирование автоматики. Стоимость датчиков температуры и давления и центрального блока, который объединит работу всех элементов в единую систему, может составлять внушительную сумму. Оптимально выбирать готовые решения с полностью интегрированной и проводной автоматикой. К преимуществам относятся экономия времени, необходимого для сборки устройства, более низкие затраты на запуск агрегата, устранение ошибок при сборке, гарантия совместимости всех узлов и компонентов друг с другом и надлежащая калибровка.

Автоматика вытяжной вентиляции — это контролирующий и управляющий центр климатической установки. Благодаря ее наличию вентиляционный комплекс автоматически запускается, прекращает работу, меняет режимы. Комплекс способен избавить от головной боли, связанной с работой вентсистемы — нужно всего один раз настроить и задать параметры, а дальше оборудование будет работать бесперебойно до периода обслуживания.

Автоматика общеобменной вентиляции — широкий спектр оборудования, в который входят щиты и панели управления, контроллеры, регуляторы скорости, преобразователи частоты, приводы для воздушных заслонок, смесительные узлы и детали к ним.

Автоматика для калорифера — набор дополнительных элементов, которыми оснащается калорифер (канальный нагреватель). Например, один комплекс отключаются при достижении минимально и максимально заданных температур, другие контролируют уровень загрязнения и подают сигнал на экран, когда этот уровень становится критичным. Также есть комплекс, который отвечает за выбор режима функционирования, контролируют температуру, определяют количество людей в помещении и так далее.

Разновидности устройств: ЩУВ и ШУПВВ

Производителя предлагают несколько вариантов реализации ЩУВ (щитов управления вентиляцией) и ШУПВВ (шкафов управления приточно-вытяжной вентиляцией). Перечислим основные разновидности:

1. Автоматизация вентиляции с контролем ПДК (запыленности, избытка паров и газов). Востребована в цехах и на вредных производствах.
2. Оборудование, контролирующее механические параметры вентоборудования.
3. Автоматизация вентсистемы с контролем функционирования рекуператора.

Каждое из представленных решений отличается сложностью исполнения, которая зависит от требований к параметрам микроклимата и специфики помещения.

ЩУВ — в раскрытом виде

Как собирают ЩУВ и ШУПВВ?

Комплектация шкафов рассчитывается на основании технического задания и набора вводных данных. Производители снабжают оборудование схемой по сборке, на которую ориентируются установщики. Документ хранят на предприятии на протяжении всего периода эксплуатации. Монтажная схема может понадобится и после сборки при проведении ремонтных работ.

Все работы по комплектации и монтажу автоматики должны выполнять специалисты с соответствующей квалификацией. Самостоятельная установка и выбор комплектующих не рекомендуется. Специалисты инженерной компании ABL имеют все необходимые сертификаты и допуски.

Полный перечень находится на отдельной странице — лицензии и сертификаты.

Набор комплектующих и требования

Ключевые факторы при выборе автоматического оборудования — объем помещения, конфигурация, разветвленность и сложности сети воздуховодов, набор датчиков и регуляторов.

Основной перечень требований:

1. Модуль вмещает все регулирующие компоненты, микросхемы, электрооборудование.
2. Критически важные процессы сопровождаются звуковыми сигналами и визуальной индикацией.
3. Блок подключен к персональному компьютеру: функционированием можно управлять через интерфейс программного обеспечения.
4. Доступен ручной и автозапуск.

Регуляторы и контроллеры размещается на одной плоскости. Наполнение приборной панели может отличаться (это зависит от первоначальных задач, требований к параметрам микроклимата, сложности вентсети).

Датчики и преобразователи

Датчики — важный компонент автоматизации вентсистем. Устройства обнаруживают изменение условий в окружающей среде и отправляют сигнал на приборную панель об изменении режима функционирования. В шкафах управления вентсистем используется несколько видов датчиков:

1. Температуры контролируют тепловой баланс в помещении. Устанавливаются в зонах, защищенных от сквозняков, прямых солнечных лучей, воздействия отопительных и климатических приборов. Также температурные датчики устанавливаются на поверхности (накладные модели) и внутри трубопровода (канальные) для контроля показателей.
2. Влажности измеряют содержание влаги в воздухе и преобразуют данные в электросигнал. Размещать их следует вдали от нагревательных приборов, вне кухонных и санитарных зон с повышенной влажностью.
3. Давления выпускаются в двух модификациях. Реле измеряет показатель механически и преобразует в электрический сигнал. Аналоговые приборы сразу транслируют данные в электронный формат с использованием пьезоэлементов.

При разработке схемы систем автоматизации вентиляции оптимально размещать приборы в несколько локациях и устанавливать не менее 2 одинаковых датчиков в разных зонах.

Исполнительные устройства

Исполнительные элементы — ключевой компонент электропривода. Приводят в действие составные механизмы климатической установки после получения сигнала от преобразователей. Увеличивают скорость вращения лопастей вентилятора, регулируют положение воздушной заслонки, снижают или увеличивают температуру. Примеры исполнительных устройств: клапаны, частотные регуляторы, заслонки.

Регуляторы

Регуляторы управляют работой привода согласно данным измерительных приборов. Различают два вида устройств:

1. Регуляторы температуры — однофазные и 3-х фазные, с плавной и пороговой регулировкой. Выбор типа прибора зависит от мощности вентилятора.
2. Регуляторы скорости — управляют режимом функционирования вентиляторов по двухпозиционному принципу («Вкл./Выкл.») и с помощью пропорционального дифференциального управления. Данная методика является более совершенной и позволяет регулировать скоростные параметры в широком рабочем диапазоне.

Централизованно управлять регуляторами можно с приборной панели щитка.

Настройка и управление

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха предусматривает несколько вариантов контроля. Часто используется динамический контроль показателей и адаптация работы ключевых механизмов. Другой способ — составление недельного графика, если в автоматике предусмотрено несколько временных интервалов для каждого дня недели. Это позволяет точно запрограммировать устройство в зависимости от того, как используются помещения. Если в помещении никого нет (ночью в офисах, днем ​​в домах), интенсивность функционирования оборудования можно уменьшить.

Щитовая для вентсистемы с нагревателем

Щитовая для вентсистемы с нагревательным элементом включает дополнительные приборы и элементы контроля:

• температурные регуляторы;
• световые и звуковые индикаторы;
• элементы плавной или пороговой регулировки;
• набор приборов для поддержания требуемых параметров;
• индикаторы загрязнения воздушных фильтров;
• элемент защиты агрегата при перегреве.

Также данное решение комплектуется возможностью автоотключения при замыканиях.

Инверторное управление и PID-регуляторы

К энергосберегающим технологиям относится инверторное управление нагревающим элементом с использованием PID-регуляторов. Ключевое отличие от двухпозиционных систем — точная регулировка параметров нагрева. Традиционные нагреватели запускаются на полную мощность вне зависимости от внутренних условий. PID-регулятор рассчитывает параметры функционирования оборудования (требуемая мощность, время) и обеспечивает нагрев при минимальных эксплуатационных затратах. Погрешность не превышает 0,2-0,5°C. Для сравнения: традиционный нагревательный элемент вызывает колебания температуры в пределах 3-5°C.

VAV-система и возможности авторегулировки

В крупных помещениях (школы, офисные и коммерческие здания) целесообразно использовать режим VAV, т.е. регулирование переменного объема воздуха. Система управляет работой вентустановки в зависимости от того, сколько помещений в данный момент используется. Вентиляция в пустых помещениях отключается либо ограничивается до необходимого минимума. Оборудование позволяет организовать воздушный обмен более качественно и потребляют гораздо меньше энергии.

VAV-системы вентиляции оснащены встроенной автоматикой, но пока не нашли повсеместного применения из-за высокой стоимости и сложной реализации. В дополнение к затратам на приобретение регуляторов расхода, установка VAV требует обширного функционала автоматического контроля и мощных вентиляторов для надлежащего функционирования. Из-за шума, создаваемого регуляторами, установка оснащается акустическими глушителями. Однако ВАВ-вентиляция может принести значительную экономию эксплуатационных расходов в дальнейшем.

VAV-система

Датчик СО₂

Автоматика приточно-вытяжной вентиляции может работать с дополнительными датчиками качества воздуха, которые автоматически регулируют воздухообмен в зависимости от концентрации углекислого газа. Принцип работы оборудования прост и основан на постоянном контроле концентрации газа в помещении. Всякий раз, когда объем СО₂ превышает минимальную концентрацию, контроллер включает звуковую и световую сигнализацию (например, мигающий диод), информируя о существующей угрозе. Дополнительно увеличивается приток свежего воздуха. Вытяжной вентилятор увеличивает обороты.

Расширение функционала — охладители и увлажнители

Функционал вентсистемы можно расширить, установив канальные охладители и увлажнители. Это решение позволяет снизить температуру приточного воздуха на 10-15°C, что особенно актуально в летний период. На практике это реализуется подключением компрессорно-конденсаторного блока (ККБ), работающего на фреоне. Дополнительно в воздуховоде и в помещении устанавливается температурный датчик. Требуемые параметры регулируются пультом ДУ. При достижении заданного значения комплекс управления запускает работу ККБ.

Вентиляция и «Умный дом»

Вентиляцию можно интегрировать в систему «Умный дом». Оборудование может анализировать параметры воздуха с помощью контроллеров и включать вентиляцию, когда параметры воздуха падают ниже предполагаемого уровня. Дополнительно можно настроить на экранах и сенсорных панелях появление предупреждающих сообщений при превышении концентрации угарного газа. Процесс контроля вентиляцией может происходить по заранее предполагаемым графикам с учетом рабочих и выходных дней. При отсутствии пользователей отопление и вентиляция можно отключить и запрограммировать включение за час до прихода людей.

«Умный дом» — это комплекс оборудования в здании, позволяющая контролировать практически все электроприборы и оборудование. Позволяет удаленно управлять со смартфона, планшета или компьютера отдельными установками в доме. Дистанционное управление возможно. Это решение позволяет гибко программировать работу приточно-вытяжной установки и обеспечивает более качественный и эффективный воздухообмен, адаптируя его под текущие потребности.

Стандартной функциональностью автоматизации является установленное приложение, которое обеспечивает удаленный мониторинг с визуализацией в реальном времени. Позволяет управлять рабочими параметрами агрегата с помощью веб-браузера, запускается на любом устройстве.

Преимущества данного решения:

• оптимизация — возможность оптимизировать рабочие параметры каждого функционального блока;
• диагностика — функция, облегчающая удаленную диагностику и удаленную поддержку сервисным персоналом;
• экономия — снижение текущих эксплуатационных расходов;
• визуализация — представление в виде графиков рабочих параметров приточно-вытяжной установки;
• удобство — возможность запуска с помощью веб-браузера на любом устройстве, специальная версия для мобильных устройств.

Все системы «Умный дом» поддерживают возможность удаленного доступа и изменения параметров через локальную сеть или интернет.

Дополнительно можно подключить автоматизацию к внешней системе управления зданием и интегрировать климатическое оборудование с системой отопления и кондиционирования воздуха. Это решение позволит предотвратить одновременное противодействие установок (например, одновременный обогрев и охлаждение одного и того же помещения разными устройствами).

Режимы работы автоматики вентиляции

Шкафы и щитки проектируются с учетом возможностей ручного и автоуправления. Ручной режим играет роль запасного инструмента. Автоматическая регулировка не зависит от действий пользователя. Работа установки основывается на показании датчиков и запрограммированных сценариев. Автоматическая система может работать автономно или интегрироваться с другими инженерными сетями. Последний вариант — более сложный, но и более предпочтительный с точки зрения эффективности и энергоемкости.

Многие системы автоматизации поддерживают несколько запрограммированных пользовательских режимов. Пример реализации: экономичный, оптимальный и комфортный. Для каждого из этих режимов доступны индивидуальные рабочие параметры: основная настройка, значение установленного контроля, например, комнатная температура, влажность, уровень CO2 или значение расхода воздуха. Для каждого временного интервала можно запрограммировать один из трех режимов функционирования.

Аварийный режим работы при возгорании

На стадии разработки схемы автоматизации вентиляции в проект закладывают функционал, срабатывающий при пожаре. Данное требование указано в строительных правилах СП 60.13330.2012. Противопожарная защита предусматривает отключение электропитания и блокировку вытяжных отверстий во избежание распространения огня по вентканалам. Дополнительно запускается противодымная вентиляция в зоне возгорания и на эвакуационных путях. В результате снижается температура и объем углекислого газа, улучшается видимость — создаются условия для безопасной и быстрой эвакуации людей и работы пожарных расчетов.